MODIFICACIÓN DE LAS MODIFICACIÓN DE LAS PROPIEDADES DE LOS METALESPROPIEDADES DE LOS METALES

CARACTERÍSTICAS CARACTERÍSTICAS METALESMETALES

1. CONDUCCIÓN TÉRMICA Y ELÉCTRICA ELEVADA

2. RESISTENCIA MECÁNICA ALTA3. GRAN PLASTICIDAD, DUCTILIDAD

Y TENACIDAD4. MALEABILIDAD ELEVADA5. CARÁCTER RECICLABLE

DERIVADAS DEL ENLACE METÁLICO

ESTRUCTURA INTERNA METALES

• REDES TRIDIMENSIONALES: ESTADO CRISTALINO

• ENLACE METÁLICO: 1. FORMACIÓN DE UNA NUBE ELECTRÓNICA2. PERTENENCIA INCONCRETA DE LOS e- A LOS ÁTOMOS3. GRAN MOVILIDAD ELECTRÓNICA4. ESTO JUSTIFICA LA ELEVADA CONDUCTIVIDAD

METÁLICA.

ENLACE METÁLICOENLACE METÁLICO

ESTADO CRISTALIN0: ESTADO CRISTALIN0: redes redes tridimensionales compactas con tridimensionales compactas con máximo aprovechamiento espacial.máximo aprovechamiento espacial.

CELDA UNIDAD: ejes y ángulos cristalográfico

MISMA VECINDAD:distancia permanente entre puntos

ESTRUCTURA CRISTALINAESTRUCTURA CRISTALINA

REDES CRISTALINAS SIMPLES: ◦Representan todas las posibles redes puntuales

de átomos situados en vértices.

◦Sus celdas unidad son ‘CELDAS PRIMITIVAS’

REDES CRISTALINAS DE REDES CRISTALINAS DE BRAVAIS: 14 celdas unidadBRAVAIS: 14 celdas unidad

CARACTERÍSTICAS:

• Redes puntuales más complejas• Cumplen la propiedad de misma vecindad.

• Sus celdas unidad:‘CELDAS NO PRIMITIVAS’• La posición atómica en ‘no vértice’ da lugar:

• Redes SENCILLAS• Redes CENTRADAS EN EL CUERPO• Redes CENTRADAS EN LAS CARAS.• Redes CENTRADAS EN LA BASE.

REDES DE BRAVAISREDES DE BRAVAIS

Sistemas cristalinos y redes de Sistemas cristalinos y redes de BravaisBravais

REDES CRISTALINAS REDES CRISTALINAS METÁLICASMETÁLICAS

LOS METALES CRISTALIZAN EN LAS SIGUIENTES ESTRUCTURAS:

•RELACIONADO CON EL ESTADO DE MÍNIMA ENERGÍA•HIPÓTESIS DE LAS ESFERAS RÍGIDAS

ESTRUCTURA BCCESTRUCTURA BCC• INDICE DE COORDINACIÓN : 8• NÚMERO DE ÁTOMOS POR CELDA: 2

• MÁXIMO EMPAQUETAMIENTO EN LA DIAGONAL CUBO

• FACTOR DE EMPAQUETAMIENTO: (FEA) 0,68

• NO ES UNA ESTRUCTURA TOTALMENTE COMPACTA

ESTRUCTURA FCCESTRUCTURA FCC• INDICE DE COORDINACIÓN: 12• NÚMERO DE ÁTOMOS POR CELDA: 4• MÁXIMO EMPAQUETAMIENTO EN LA DIAGONAL DE CARA

• FACTOR DE EMPAQUETAMIENTO (FAE): 0,74• ES UNA ESTRUCTURA COMPACTA: NO HAY MAYOR POSIBILIDAD DE EMPAQUETAMIENTO.

ESTRUCTURA HCPESTRUCTURA HCP• INDICE DE COORDINACION: 12• NÚMERO DE ÁTOMOS POR CELDA: 6

• MÁXIMO EMPAQUETAMIENTO:• FACTOR DE EMPAQUETAMIENTO: 0,74

INTERSTICIOS O INTERSTICIOS O HUECOSHUECOS

JFJLFLKAJDDDDD

POLIMORFISMO Y POLIMORFISMO Y ALOTROPÍAALOTROPÍA

• ALOTROPRÍA: Estructura cristalina en función de P y T.• POLIMORFISMO: Alotropía en los compuestos químicos.

DEFECTOS DE LA DEFECTOS DE LA ESTRUCTURA CRISTALINAESTRUCTURA CRISTALINA

• DEFECTOS TÉRMICOS: Dilatación térmica por vibración.

• DEFECTOS ELECTRÓNICOS: Impurezas atómicas.

•MATERIALES SEMICONDUCTORES

• DEFECTOS ATÓMICOS: Fallos en la estructura cristalina

• PUNTUALES, LINEALES O SUPERFICIALES

DEFECTOS ATÓMICOS DEFECTOS ATÓMICOS PUNTUALESPUNTUALES

• ATÓMOS INSTERSTICIALES: Átomo en un instersicio. Espontáneo. La concentración sube con T.

• LUGARES VACANTES: En los que no hay átomos

• ÁTOMO EXTRAÑOS: Átomos diferentes que se sitúan en los puntos reticulares o en los huecos. Espontáneo. La concentración sube con T.

CAUSAN LOS EFECTOS DE DIFUSIÓN.

DIFUSIÓNDIFUSIÓN MOVIMIENTO

ATÓMICO DESDE LA POSICIÓN DE

EQUILIBRIO HASTA OTRAS DEBIDO A LA

AGITACIÓN TÉRMICA

1. LA FUERZA IMPULSORA ES LA DIFERENCIA DE CONCENTRACIONES.

2. LA DIFUSIÓN AUMENTA CON T

3. SE VE FAVORECIDA POR LA CANTIDAD DE VACANTES

4. LOS ÁTOMOS INTERSTICIALES TAMBIÉN SE DIFUNDEN SI SU TAMAÑO ES ADEACUADO.

DEFECTOS ATÓMICOS DEFECTOS ATÓMICOS LINEALESLINEALES

1. SU LONGITUD ES MUCHO MAYOR QUE SU ANCHURA2. DISLOCACIÓN: DISTORSIÓN LINEAL DE LA RED.3. TIPOS: EN CUÑA, EN HÉLICE.4. CUÑA: SEMIPLANO EXTRA5. HÉLICE: PLANOS PERPENDICULARES EN HÉLICE6. ESTE DEFECTO NO TIENE EXPLICACIÓN ENERGÉTICA

DEFECTOS ATÓMICOS DEFECTOS ATÓMICOS LINEALESLINEALES

• JUSTIFICACIÓN:

1. TENSIONES DE ORIGEN TÉRMICO2. DEFORMACIONES EN FRÍO3. EXISTENCIA DE ÁTOMOS EXTRAÑOS EN LA RED

• CONSECUENCIAS:

1. FORMAN UNA ESTRUCTURA LINEAL 3D: 10¹²cm/cm³

2. DISMINUYE LA RESISTENCIA MECÁNICA.3. LOS MOVIMIENTOS DE LAS DISLOCACIONES

CAUSAN LA DEFORMACIÓN PLÁSTICA EN LAS ALEACIONES METÁLICAS.

DEFECTOS ATÓMICOS DEFECTOS ATÓMICOS SUPERFICIALESSUPERFICIALES

• POCA PROFUNDIDAD FRENTA A LONGITUD Y ANCHURA• TIPOS: DE APILAMIENTO Y LÍMITE DE GRANO

DEFECTOS ATÓMICOS DEFECTOS ATÓMICOS SUFPERFICIALESSUFPERFICIALES

• GRANO:ESTRUCTURA CRISTALINA DIRECCIONADA FORMADA EN EL PROCESO DE SOLIDIFICACIÓN.

• JUNTA DE GRANO: ZONA LIMITROFE ENTRE GRANOS

• LOS GRANOS NO SE JUSTIFICAN ENERGETICAMENTE

GRANOSGRANOS

INFLUENCIA DEL GRANO EN LA INFLUENCIA DEL GRANO EN LA MICROESTRUCTURA Y MICROESTRUCTURA Y

PROPIEDADES DE ALEACIONES PROPIEDADES DE ALEACIONES METÁLICASMETÁLICAS

• LA MICROESTRUCTURA DEPENDE DEL: TAMAÑO, FORMA Y ORIENTACIÓN DEL GRANO

• A MENOR TAMAÑO DE GRANO MAYOR RESISTENCIA.• FORMA EQUIAXICA A ALARGADA POR LAMINACIÓN EN FRÍO• ORIENTACIÓN QUE DEPENDE DEL PROCESO Y PROVOCA ÉL CAMBIO DE ISOTROPÍA A ANISOTROPÍA

SOLUCIONES SÓLIDAS: SOLUCIONES SÓLIDAS: ALEACIONESALEACIONES

• ALEACIÓN METÁLICA:

MEZCLA DE DOS O MAS METALES O DE UN METAL Y UN NO METAL

• REQUISITOS:

1.ÁTOMOS MISCIBLES EN ESTADO LÍQUIDO2.CARÁCTER METÁLICO DEL PRODUCTO

• TIPOS : 1. SUSTITUCIÓN 2. INSERCIÓN

• SOLUTO DE MISMA RED: ÁTOMOS DE MENOS PROPORCIÓN• DISOLVENTE EN DISTINTA RED: EL DE LA MISMA ESTRUCTURA QUE LA ALEACIÓN FINAL.

SOLUCIONES SÓLIDAS SOLUCIONES SÓLIDAS DE SUSTITUCIÓNDE SUSTITUCIÓN

• CONDICIONES:

• A Y B = SISTEMA DE CRISTALIZACIÓN. SI NO HAY LIMITE DE CRISTALIZACIÓN • A Y B DEBEN TENER LA MISMA VALENCIA.• ELECTRONEGATIVIDAD SEMEJANTE• 15% DIFERENCIA MÁXIMA EN Ø ATOMICO

ÁTOMOS DE SOLUTO SUSTITUYEN AL DISOLVENTE EN ALGUNOS NUDOS DE LA RED.

SOLUCIONES SÓLIDAS DE SOLUCIONES SÓLIDAS DE INSERCIÓNINSERCIÓN

• LA DIFERENCIA DE Ø PUEDE SER MUY GRANDE• EL Ø DEL SOLUTO DEPENDE DE LA RED DEL DISOLVENTE• SOLUTOS HABITUALES: H, O, C, N• DISOLVENTES HABITUALES: Cr, Fe, Co, Ni.• EJEMPLO: Hierro γ (FCC).

EL SOLUTO SE INSERTA EN LOS HUECOS DEL DISOLVENTE

SOLUCIONES SÓLIDASSOLUCIONES SÓLIDAS

TIPOS:

MECANISMOS DE MECANISMOS DE ENDURACIMIENTO DE LOS ENDURACIMIENTO DE LOS

METALESMETALES

• MECANISMOS DE ENDURECIMIENTO:

•POR DEFORMACIÓN EN FRÍO• POR AFINO DE GRANO• POR SOLUCIÓN SÓLIDA

DUREZA Y RESISTENCIA DEPENDEN DE LA MOVILIDAD DE LAS DISLOCACIONES

ENDURECIMIENTO POR ENDURECIMIENTO POR DEFORMACIÓN EN FRÍODEFORMACIÓN EN FRÍO

1. LA DEFORMACIÓN PLÁSTICA AUMENTA LA DUREZA Y FRAGILIDAD: ACRITUD

2. LA DEFORMACIÓN PLÁSTICA AUMENTA LA DENSIDAD DE DISLOCACIONES.

3. ACRITUD: ALTA RESISTENCIA, BAJA DUCTILIDAD, ALTA FRAGILIDAD

4. RECOCIDO: PARA DEVOLVER LA PLASTICIDAD

ENDURECIMIENTO POR ENDURECIMIENTO POR AFINO DE GRANOAFINO DE GRANO

• LAS JUNTAS DE GRANO IMPIDEN EL MOVIMIENTO Y RECORRIDO DE DISLOCACIONES• GRANOS MÁS PEQUEÑOS, MAYOR LONGITUD DE JUNTA.• RELACIÓN ENTRE LIMITE ELÁSTICO Y DIÁMETRO DE GRANO:

ENDURECIMIENTO POR ENDURECIMIENTO POR SOLUCIÓN SÓLIDASOLUCIÓN SÓLIDA

1. AUMENTAN LA DUREZA 2. ESTO SE DEBE A LA DEFORMACIÓN MECÁNICA3. ESTABILIZAN LAS DISLOCACIONES.

DEFECTOS RED CRISTALINADEFECTOS RED CRISTALINA

1. IMPERFECCI0NES PUNTUALES

2. IMPERFECCIONES LINEALES: DISLOCACIONES

3. IMPERFECCIONES SUPERFICIALES: GRANOS Y JUNTAS DE GRANOS

MECANISMOS MECANISMOS ENDURECIMIENTOENDURECIMIENTO

TIPOS:

1. DEFORMACIÓN EN FRÍO: RECOCIDO DEBIDO AL AUMENTO DE FRAGILIDAD

2. POR AFINO DE GRANO: A MENOR TAMAÑO DE GRANO MAYOR LIMITE ELÁSTICO: ơ= ơ + K/d

3. POR SOLUCIÓN SÓLIDA

TRATAMIENTOS METÁLICOSTRATAMIENTOS METÁLICOS

1. TÉRMICOS: varia estructura no composición química

2. TERMOQUÍMICOS: modifica la composición de la superficie exterior

3. MECÁNICOS: deformación mecánica con o sin calor

SUPERFICIALES: mejora la superficie sin variar la composición quimica

TRATAMIENTOS TÉRMICOSTRATAMIENTOS TÉRMICOS

CALENTAMIENTOS Y ENFRIAMIENTOS QUE MODIFICAN EL TAMAÑO DE GRANO, NO LA COMPOSICIÓN.

1. RECOCIDO: aumenta la plasticidadTEMPLE: aumenta la dureza y resistenciaREVENIDO: como complemento del

temple. Mejora la tenacidad.

TRATAMIENTOS TRATAMIENTOS TERMOQUIMICOSTERMOQUIMICOSCALENTAMIENTOS Y ENFRIAMIENTOS CON

APORTACIÓN DE OTROS ELEMENTOS SUPERFICIALES

1. CEMENTACIÓN: adición de C. Dureza2. NITRURACIÓN: adición de N. Dureza y

resistencia a la corrosión.3. CIANURACIÓN: C Y N en baños.4. CARBONITRURACIÓN: C Y N en gases.5. SULFINIZACIÓN: C, N Y S. resistencia al

desgaste y menor coeficiente rozamiento.

METALES FERROSOSMETALES FERROSOSCONTIENE Fe COMO ELEMENTO BASEP.F.= 1535ºC DISMINUYE CON EL CBUEN CONDUCTOR QUIMICAMENTE ACTIVO: ORÍNVARIEDADES ALOTRÓPICAS: αβϒδ

MUY USADO A NIVEL INDUSTRIAL

TIPOS DE MATERIALES TIPOS DE MATERIALES FERROSOSFERROSOS

Fe INDUSTRIAL: C<0.03%. Poco usoACERO: 0.03% < C < 1.67%. Mucho usoFUNDICIÓN: 1.67% < C < 6.6.7%. Uso

ACEROSACEROS PROPIEDADES:+ C hace+ Dureza, resistencia y

fragilidad Dúctiles y maleables Menor tenacidad y soldabilidad si más C Se oxida, excepto los inoxidables Aceros al carbono. Aceros aleados.

ACEROS Y OTROS ELEMENTOSACEROS Y OTROS ELEMENTOSS: Confieren fragilidadCo: + Dureza, resist. Corrosión y desgasteCr: + Dureza, resist. Corrosión, tenacidad.

Acero inoxidable.Mn: + Dureza aceros templadosMb: + Dureza, resist desgaste.Ni: + Resist. Tracción. Acero inoxidablePb: + MecanizadoSi: + Elasticidad y propiedades

magnéticasVa: + Resistn fatiga y tracciónWo: + Gran dureza. Aceros rápidos

herramientas.

FUNDICIONESFUNDICIONES

1.67% < C < 6.67% ¿? 2.5%<C<4.5%FUSIBLES: piezas por moldeoNo son dúctiles ni maleablesDifíciles de soldar y forjar.Su fabricación es más sencilla que el

aceroMayor resistencia a la oxidación.Más baratas que el acero

TIPOS DE FUNDICIONESTIPOS DE FUNDICIONESSi,Mn,P,S

Ni,Cr,Al,Ticementita

OBTENCIÓN DEL MINERAL DE OBTENCIÓN DEL MINERAL DE FeFeFe 4,7% corteza terrestre

Mena y gangaReducción de óxidosCalcinación carbonatosTostación de sulfuros

CARBÓN DE COQUECARBÓN DE COQUE

Coque combustible y reductor de óxidos

Coquizado: hulla (pasta de carbón) a +1000ºC, no O y 16 horas en baterías de hornos de coque.

Coque: > 90% C

SINTERIZACIÓN FeSINTERIZACIÓN Fe

OBJETIVO: material poroso permeable a los gases.

SINTER: mezcla de mineral de Fe

y fundentes (caliza)

OBTENCIÓN ARRABIO. HORNO OBTENCIÓN ARRABIO. HORNO ALTOALTO

Fe: sínterFuel: combustibleCoque: combustible y

reductor del Fe.FundentesAire calienteEscoriaGas alto hornoArrabio:95%-3,5%, Si,

P, S Mn.Torpedos: desulfurac.

PARTES DE UN ALTO HORNOPARTES DE UN ALTO HORNO

OBTENCIÓN DEL ACEROOBTENCIÓN DEL ACERO

CONVERTIDOR

INPUT: Chatarra, fundente y oxígeno.

OUTPUT: Acero líquido, Escoria, Gases

CONVERTIDOR

METALURGIA SECUNDARIAMETALURGIA SECUNDARIA

MODIFICACIÓN COMPOSICIÓN ACERO

COLADA CONVECCIONALCOLADA CONVECCIONAL

ACERO EN MOLDES O LINGOTERASTOCHOS Y PETACAS

COLADA CONTINUACOLADA CONTINUAACERO EN PRODUCTOS MISMA SECCIÓN

LAMINACIÓN ACERO EN LAMINACIÓN ACERO EN CALIENTECALIENTEDesbastes a trenes

de laminación.Tren de alambrónTren de perfiles:

nextTren de chapa

gruesa: calderería y barcos

Tren de bandas calientes: bobinas.

LAMINACIÓN ACERO EN FRÍOLAMINACIÓN ACERO EN FRÍO

TREN DE PERFILES:Raíles de ferrocarril y

perfiles en general.

LAMINACIÓN EN FRÍOLAMINACIÓN EN FRÍO

Para espesores pequeños y buen acabado superficial.

DECAPADODECAPADO

Se aplica a las bobinas laminadas en caliente. Cascarilla.

RECOCIDORECOCIDO

Posterior a la laminación en frío.Recocido en campana y continuo.Temperizado: más dureza.

RECUBRIMIENTORECUBRIMIENTO DE LOS DE LOS ACEROSACEROS

Mediante metales protectores.

Recubrimiento por inmersión.

Recubrimiento por electrólisis: disolución de sal del metal protector.

MÉTODOS